[发明专利]扩大沟槽开口的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种扩大沟槽开口的方法。

背景技术

在半导体制造中，经常涉及到各种沟槽的填充。对于金属的填充，PVD（物理气相淀积）是一种普遍使用的方法，在淀积填充时由于溅射离子具有方向性，会在淀积填充的时候产生台阶覆盖（overhang）的问题。台阶覆盖是指在淀积时由于溅射离子的方向性，在沟槽的上方和下方出现淀积的不均匀的现象，通常是上方的淀积厚度大于下方，进而在后续的淀积中出现缝隙，造成不完全淀积。

上述情况常出现在金属互联通孔的填充中，在这种工艺里，需要首先刻蚀形成通孔，并在通孔中填充金属材料作为金属互连线来连接第一金属互连层和半导体器件或者连接不同的金属互连层。但如上述的具有缝隙的金属互连线进行电连通时就会增大接触电阻，并且在进一步的抛光过程中造成研磨液对金属的侵蚀，严重影响半导体器件的性能。

为解决上述的台阶覆盖问题，通常需要在淀积之前将沟槽的开口扩大。现有的沟槽开口扩大的方式是直接刻蚀沟槽，但这样往往不能保证仅仅扩大沟槽的表面，而可能导致沟槽的中下部也被刻蚀，因而造成沟槽的形貌（profile）变得弯曲（bowl）（如图2所示），使得沟槽中部和底部的尺寸也会偏离目标值。这样在后续的淀积填充时又会加剧缝隙的产生。

因此，需要一种能够将沟槽的顶部开口扩大并且不破坏沟槽下方的结构，使沟槽具有较好形貌的方法。

发明内容

为了解决现有技术的扩大沟槽开口的方法中存在的容易使沟槽的形貌变得弯曲的问题，本发明提供一种扩大沟槽开口的方法，包括：

提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层中形成有沟槽；在所述沟槽内壁以及所述介质层上形成衬垫层；扩大所述沟槽顶部的开口；以及剥离所述衬垫层。

进一步的，所述沟槽为金属互联通孔。

进一步的，所述衬垫层材料为硅氧化物。

进一步的，采用化学气相淀积工艺形成所述衬垫层。

进一步的，所述化学气相淀积工艺采用气体为SiH₄和O₂。

进一步的，扩大沟槽开口的步骤包括：

步骤一：采用Ar、He和H₂气体以扩大所述沟槽的开口；以及步骤二：采用NF₃气体进一步扩大所述沟槽的开口。

进一步的，步骤一中H₂气体的流量为600～800SCCM，Ar气体流量0～70SCCM，He气体流量50～120SCCM；步骤二中NF₃气体流量为350～700SCCM。

进一步的，所述步骤一和步骤二作为一个循环进行1-5次。

进一步的，步骤二之后，还包括采用O₂和He气体去除所述NH₃的步骤。

进一步的，采用酸液剥离所述衬垫层。相比于现有技术，本发明在扩大沟槽开口之前，先在所述沟槽的内壁上形成衬垫层，以保护所述沟槽的中下部，防止其在后续扩大沟槽开口的过程中被蚀刻而使沟槽的形貌变得弯曲；然后再进行沟槽开口扩大的步骤，使得所述沟槽的中部和底部的尺寸不会偏离目标值，以顺利进行后续的淀积过程。

附图说明

图1为本发明所述的扩大沟槽开口扩大方法的流程图。

图2为现有的沟槽开口扩大方法造成的沟槽形貌。

图3-图6为本发明一实施例所述的扩大沟槽开口扩大方法各阶段的沟槽示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提供了一种扩大沟槽开口的方法，包括以下步骤：

S1：提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层中形成有沟槽；

S2：在所述沟槽内壁以及所述介质层上形成衬垫层；

S3：扩大所述沟槽顶部的开口；以及

S4：剥离所述衬垫层。

在上述步骤中，所述衬底为半导体衬底，可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅，也可以是硅、锗、硅锗化合物或砷化镓等材料形成的衬底，所述半导体衬底可以具有外延层或绝缘层上硅结构，还可以是其他半导体材料，这里不一一列举。且在衬底上可以具有中间介质层，沟槽可以是形成于中间介质层中。

在所述衬底上形成沟槽可以采用多种方式，如湿法刻蚀和干法刻蚀。